地理信息系统资料集成

第一章地理信息系统导论

第一节地理信息系统的产生

信息革命的影响，要求地理学要顺应时代的要求，跟上时代的步伐，地理学要高度现代化。计算机技术、自动化技术等的发展为GIS的形成奠定了坚实的基础；地理信息系统脱胎于地图，它们都是地理信息的载体，具有存贮、分析和显示地理信息的功能。计算机制图技术的发展对GIS的产生起了有力的促进作用；海量资源信息，客观上需要GIS为之服务；由于社会的进步，人类开始觉悟到对于自然资源的利用，不能是简单的掠夺，而应当合理的管理利用，并且把开发和保护相结合。对自然资源应采取科学的管理，进行定量分析和预测，从而为宏观科学决策提供依据，这些为GIS的产生提供了应用基础。

基于以上社会经济与技术发展的历史背景和原因，地理信息系统于60年代中期开始形成并逐渐发展起来。

第二节地理信息系统的基本概念

一、数据与信息

数据是客观事物的属性、数量、位置及其相互关系等的抽象表示，随载荷它的物理设备的形式而改变。

信息是向人们或机器提供关于现实世界各种事实的知识，是数据、消息中所包含的意义。它不随载体的物理形式的改变而改变。

信息的特点：(1)信息的客观性(2)信息的适用性(3)信息的传输性(4)信息的共享性

数据与信息的关系：信息与数据是不可分离的，数据是信息的表达，信息是数据的内涵。数据本身并没有意义数据只有对实体行为产生影响时才成为信息

二、地理信息与地图

基本概念：地理数据是指表示地理环境诸要素的数量、质量、分布特征及其相互联系和变化规律的数字、文字、图象和图形等的总称。

地理信息是指有关地理实体的数量、质量、分布特征及其相互联系和变化规律的表征和一切有用的知识。

地图是将地理环境诸要素按照一定的数学法则，运用符号系统并经过制图综合缩绘于平面上的图形，以传递各种自然和社会现象的数量与质量的空间分布和联系以及随时间的发展变化。

地图与地理信息的关系

1. 地图是地理信息载体

2. 地图是地理信息的传统数据源

3. 地图是GIS的查询与分析结果的表示方法

三、地理系统与地理信息系统

地理系统是一个多层次的巨系统，它具有多层次的结构和泛目标的功能，需要多学科的知识结构和多种形式技术体系的支持。地理系统是认识地理圈的事物、现象和发生发展过程，理解物质迁移与能量转换内外循环的规律，认识地理规律、掌握地理信息，以调控资源与环境为目的的逻辑思维过程。

地理信息系统是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。简单的说，地理信息系统就是综合处理和分析地理空间数据的一种技术系统。地理系统是地理信息系统的科学依据；地理信息系统是研究地理系统的科学技术保证。

第三节地理信息系统的特点和功能

一、地理信息系统的特点

1. 公共的地理定位基础；

2. 具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力

3. 系统以分析模型驱动，具有极强的空间综合分析和动态预测能力，并能产生高层次的地

理信息；

4. 以地理研究和地理决策为目的，是一个人机交互式的空间决策支持系统。

二、地理信息系统的分类

1、按功能分类：

（1）专题地理信息系统(Thematic GIS) （2）区域地理信息系统(Regional GIS)（3）地理信息系统工具(GIS Tools)

2、按内容分类：（1）城市信息系统（2）自然资源查询信息系（3）规划与评估信息系统（4）土地管理信息系统等。

三、地理信息系统的功能

1、数据输入、存贮和编辑

2、操作运算

3、数据查询和检索

4、应用分析

5、图形显示和结果输出

6、数据更新

四、地理信息系统的应用：1. 统计与量算；2. 规划与管理；3. 预测与监测；4. 辅助决策

第四节地理信息系统的组成

一、GIS 的硬件系统

二、GIS的软件系统

三、地理数据地理数据分类：

几何数据：几何坐标。关系数据：1、度量关系2、延伸关系3、拓扑关系。属性数据：1、定性2、定量

四、用户

系统组织、管理、维护和数据更新、应用程序开发、信息提取、地理决策

第五节地理信息系统的研究内容

一、研究内容

GIS基本理论：1、概念、定义、内涵2、构成、特点、功能和任务3、理论体系4、发展历史及发展趋势

GIS技术系统：1、硬件配置2、数据结构与表示3、输入输出系统

4、地理数据管理

5、用户界面

6、GIS工具软件研制

应用方法：1、应用系统设计2、数据采集与校验3、专题分析模型4、3S结合5、地学专家系统

二相关学科树

第六节GIS发展趋势

一、地理信息系统的发展概况

1.起步阶段（60年代），注重空间数据的地学处理。1963年，加拿大测量学家R. T. Tomlinson 首先提出GIS这一语，建立加拿大地理信息系统（CGIS）；1969年，ESRI （环境系统研究

所）建立；1969年，Integraph公司建立。

2.发展阶段（70年代），注重空间地理信息的管理，受到政府部门、商业公司和大学的普遍重视。1978年，ERDAS成立。

3.推广应用阶段（80年代），注重空间决策支持分析。

1981年，ESRI ARC/INFO GIS发布；1985年，GPS成为可运行系统；1986年，MapInfo建立；1986年，SPOT卫星首次发射；1987年，地理信息系统的国际杂志出版；1988年，美国人口调查局第一次公开发布TIGER；1988年，GIS World 首次发行；1989年，Ingegraph 发布MGE；

4.用户时代（90年代后）, 注重GIS社会应用与服务，GIS技术迅猛发展。控件式GIS成为GISTools的发展方向;WebGIS蓬勃发展;三维GIS崭露头角。

5.国外主流GIS软件

ARC/INFO（ArcView、ArcObject、ArcIMS），GENAMAP，MGE（Modular GIS Environment）（GeoMedia），MapInfo（Mapinfo Proserver、MapX、MapXtreme、SpatialWare），ERDAS 二、我国GIS的发展：1.准备阶段（70年代）2.试验阶段（80年代）3.全面发展阶段（90年代）

4.国产主流GIS软件：GeoStar ，MapGIS，SuperMap ，CityStar

三、地理信息系统的发展趋势

(1)GIS与遥感和全球定位系统进一步结合，构成地理学日趋完善的技术体系；

(2) 空间数据结构与数据管理的研究更加深入；(3) GIS应用模型开发日趋加强；

(4) GIS智能化；(5) GIS网络化；(6) 三维GIS的研究不断深入；(7) 宏观与微观应用进一步加强，并形成新的产业。

第二章地理数据结构及其文件组织

学习目标：1理解地理空间信息的概念。2掌握地理空间信息的描述方法。3理解地理数据分类描述的方法。

4理解和掌握地理空间数据的拓扑关系。5掌握栅格和矢量数据结构及其编码方法。6了解栅格与矢量数据之间的转化方法。

重点：地理空间数据的拓扑关系、两种空间数据结构的特点及其编码方法。

难点：拓扑结构、栅格数据编码

一、地理空间信息

1．地理空间（Geographic Space）是指物质、能量、信息的形式与形态、结构过程、功能关系上的分布方式和格局及其在时间上的延续。

2．地理信息：地理信息是一个时空过程，它存在于一定物质、能量载体，并能从一种载体向另一种载体进行转移，从而形成所谓的信息流。按照认知关系可将地理信息载体化分为地理主体和地理对象两种。

二、地理空间信息的描述

是建立在地理空间坐标系基础上的

地理坐标（经度、纬度）是描述地理空间信息最直接的方法。

平面直角坐标系(X,Y)建立了对地理空间良好的视觉感，并易于进行距离、方向、面积等空间参数的量算，以及进一步的空间数据处理和分析。

地理信息系统中的地理空间，通常就是指经过投影变换后放在笛卡儿坐标中的地球表层特征空间，它的理论基础在于旋转椭球体和地图投影变换。

三、地理数据的分类描述

定名（Nominol）量：定性而非定量地对众多地理事物进行区分和标识。如北京、天津、石